Un modelo temprano de una nave de luz propulsada por láser Foto cortesía del Instituto Politécnico Rensselaer Hace más de 20 años, Estados Unidos comenzó a desarrollar un sistema de defensa antimisiles que recibió el sobrenombre de "Star Wars". Este sistema fue diseñado para rastrear y usar láseres para derribar misiles lanzados por países extranjeros. Si bien este sistema fue diseñado para la guerra, Los investigadores han encontrado muchos otros usos para estos láseres de alta potencia. De hecho, Los láseres podrían usarse algún día para impulsar naves espaciales a la órbita y a otros planetas.
Para llegar al espacio actualmente usamos el transbordador espacial, que tiene que transportar toneladas de combustible y tener dos enormes propulsores de cohetes atados para despegar del suelo. Los láseres permitirían a los ingenieros desarrollar naves espaciales más ligeras que no necesitarían una fuente de energía a bordo. los Lightcraft el propio vehículo actuaría como motor, y la luz, una de las fuentes de energía más abundantes del universo, sería el combustible.
Una nave de luz en acción. La luz brillante que ves es el aire que se quema bajo el borde de la nave. Foto cortesía de Rensselaer La idea básica detrás de la propulsión ligera es el uso de láseres terrestres para calentar el aire hasta el punto de que explota. impulsando la nave espacial hacia adelante. Si funciona, La propulsión ligera será miles de veces más ligera y eficiente que los motores de cohetes químicos. y producirá cero contaminación. En esta edición de Cómo funcionarán las cosas , Echaremos un vistazo a dos versiones de este avanzado sistema de propulsión:una puede llevarnos de la Tierra a la Luna en solo cinco horas y media. y el otro podría llevarnos a un recorrido por el sistema solar en "carreteras de luz".
Mientras el láser pulsa, sobrecalienta el aire hasta que se quema. Cada vez que el aire se quema, crea un destello de luz, como se ve en esta foto de un vuelo de prueba. Foto cortesía de Rensselaer Los cohetes propulsados por luz suenan como algo salido de la ciencia ficción:naves espaciales que viajan en un rayo láser al espacio, requieren poco o ningún propulsor a bordo y no generan contaminación. Suena bastante descabellado considerando que no hemos podido desarrollar nada parecido a eso para los viajes convencionales por tierra o aire en la Tierra. Pero aunque todavía pueden faltar entre 15 y 30 años, los principios detrás de la nave ligera ya se han probado con éxito varias veces. Una compañía llamada Lightcraft Technologies continúa refinando la investigación que comenzó en el Instituto Politécnico Rensselaer en Troy, NUEVA YORK.
La idea básica de la nave de luz es simple:la nave con forma de bellota usa espejos para recibir y enfocar el rayo láser entrante para calentar el aire, que explota para propulsar la nave. Aquí hay un vistazo a los componentes básicos de este revolucionario sistema de propulsión:
Antes del despegue, se utiliza un chorro de aire comprimido para hacer girar la aeronave a aproximadamente 10, 000 revoluciones por minuto (RPM). El giro es necesario para estabilizar la nave giroscópicamente. Piense en el fútbol:un mariscal de campo aplica efectos cuando pasa una pelota de fútbol para lanzar un pase más preciso. Cuando se aplica efecto a esta embarcación extremadamente ligera, permite que la nave corte el aire con más estabilidad. Haga clic aquí para ver un video de la nave de luz en acción. (Se necesita la versión gratuita de Windows Media Player 6.4 o superior para ver el video).
Una vez que la nave de luz gira a una velocidad óptima, el láser está encendido, disparando la nave de luz en el aire. El láser de 10 kilovatios pulsa a una velocidad de 25 a 28 veces por segundo. Pulsando el láser continúa empujando la nave hacia arriba. El haz de luz es enfocado por el espejo parabólico en la parte inferior de la nave de luz, que calienta el aire entre 18, 000 y 54, 000 grados Fahrenheit (9, 982 y 29, 982 grados Celsius), que es varias veces más caliente que la superficie del sol. Cuando calienta el aire a estas altas temperaturas, se convierte en un estado de plasma; este plasma luego explota para impulsar la nave hacia arriba.
Tecnologías Lightcraft, C ª., con el patrocinio de FINDS, los vuelos anteriores fueron financiados por la NASA y la Fuerza Aérea de los EE. UU., Ha probado un pequeño prototipo de nave ligera varias veces en el Alcance de misiles de White Sands en Nuevo México. En octubre de 2000, la nave de luz en miniatura, que tiene un diámetro de 4.8 pulgadas (12.2 cm) y pesa solo 1.76 onzas (50 gramos), alcanzó una altitud de 233 pies (71 metros). En algún momento de 2001, Lightcraft Technologies espera enviar el prototipo de la nave ligera a una altitud de unos 500 pies. Se necesitará un láser de 1 megavatio para poner un satélite de un kilogramo en órbita terrestre baja. Aunque el modelo está hecho de aluminio de calidad aeronáutica, el final, La nave de luz de tamaño completo probablemente se construirá con carburo de silicio .
Esta nave de luz láser también podría usar espejos, ubicado en la nave, para proyectar parte de la energía transmitida por delante del barco. El calor del rayo láser crearía un pico de aire que desviaría parte del aire más allá de la nave, disminuyendo así la resistencia y reduciendo la cantidad de calor absorbido por el vehículo ligero.
Las naves ligeras impulsadas por microondas dependerán de las centrales eléctricas en órbita. Foto cortesía de la NASA. Otro sistema de propulsión que se está considerando para una clase diferente de vehículos ligeros implica el uso de microondas. La energía de microondas es más barata que la energía láser, y más fácil de escalar a potencias superiores, pero requeriría un barco de mayor diámetro. Las naves de luz diseñadas para esta propulsión se parecerían más a platillos voladores (ahora realmente nos dirigimos al reino de la ciencia ficción). Esta tecnología tardará más años en desarrollarse que la nave de luz propulsada por láser, pero podría llevarnos a los planetas exteriores. Los desarrolladores también imaginan miles de estas naves ligeras, impulsado por una flota de centrales eléctricas en órbita, que sustituirá a los viajes en avión convencionales.
Una nave ligera impulsada por microondas también utilizará una fuente de energía que no está integrada en la nave. Con el sistema de propulsión accionado por láser, la fuente de energía está basada en tierra. El sistema de propulsión por microondas cambiará eso. La nave espacial propulsada por microondas dependerá de la energía transmitida desde la órbita, estaciones de energía solar. En lugar de alejarse de su fuente de energía, la fuente de energía atraerá a la nave de luz.
Antes de que esta nave de luz de microondas pueda volar, los científicos tendrán que poner en órbita una estación de energía solar con un diámetro de 1 kilómetro (0,62 millas). Leik Myrabo , quien lidera la investigación de las naves de luz, cree que una central eléctrica de este tipo podría generar hasta 20 gigavatios de potencia. Orbitando 310 millas (500 km) sobre la Tierra, esta central eléctrica transmitiría energía de microondas a 66 pies (20 metros), Nave de luz en forma de disco que sería capaz de transportar a 12 personas. Millones de pequeñas antenas que cubren la parte superior de la nave convertirían las microondas en electricidad. En solo dos órbitas la central eléctrica podría recolectar 1, 800 gigajulios de energía y transmite 4,3 gigavatios de potencia a la nave de luz para el viaje a la órbita.
La nave de luz de microondas estaría equipada con dos potentes imanes y tres tipos de motores de propulsión. Células solares, cubriendo la parte superior del barco, sería utilizado por la nave ligera en el lanzamiento para producir electricidad. Luego, la electricidad ionizaría el aire y propulsaría la nave para recoger pasajeros. Una vez que se lanza, la nave de luz de microondas utilizó su reflector interno para calentar el aire a su alrededor y atravesar la barrera del sonido.
Una vez en una gran altura, se inclinaría hacia los lados para velocidades hipersónicas. La mitad de la potencia de microondas podría reflejarse frente a la nave para calentar el aire y crear un pico de aire. permitiendo que la nave corte el aire a una velocidad de hasta 25 veces la velocidad del sonido y vuele a la órbita. La velocidad máxima de la nave alcanza un máximo de alrededor de 50 veces la velocidad del sonido. La otra mitad de la potencia de microondas se convierte en electricidad por las antenas receptoras de la nave, y se utiliza para energizar sus dos motores electromagnéticos. Estos motores luego aceleran la corriente de deslizamiento, o el aire que fluye alrededor de la nave. Al acelerar la corriente de deslizamiento, la nave puede cancelar cualquier explosión sónica, lo que hace que la nave de luz sea completamente silenciosa a velocidades supersónicas.
